电路与模拟电子技术-低频小信号放大电路

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Duojifangdadianlu
放大电路的频率响应
Fangdadianludepinlvxiangying
学习要点
了解放大电路的结构组成,理解 放大电路的放大原理,以及设置静 态工作点的必要性;牢固掌握放大 电路静态分析的估算法和图解法;
理解放大电路技术指标的含义;牢固 掌握微变等效电路法;了解多级放大电 路的常用耦合方式;理解频率响应的诸 多概念及其对放大电路的影响。
转换成负载 需要的电压 形式。
信号通 过放大 电路时 不允许 出现失 真。
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2.1.2 共射组态的单级放大电路
放大电路各部分的作用
偏集大其流基集流-在电耦通量射核,I极电路合交直,B极,心使固极容与电作二流之以元输定电量信容用是电间保件入偏阻足号C,保源的2证晶的R置够源的又V证电C输体微C电大可的隔晶压C入管弱的阻的靠作直让体变小,电作R情隔用作放管化B信利用况离的是用大的,号用有,下将作,后发以能其通两其,集用可的射满够基过个通耦电是使交结足不极直:交合极为放流正放失小流一作电的放大信偏大真电电是用容电大号,电地流源为C对流电路基集路1通V控放的交变路与本电负C过制大C流化提负无隔结载提晶集电输转供载衰直反上供体电路入换一可减作偏需的管极提小成个靠地用。要能进较供信晶合隔从可的量行大能号体适离放使电,放电呈管的,大放 大压现器获和形的输得传式容出一输 。抗并个。极传能小递量,给较可负强让载的交。输流出信电号信基号本。无衰减地通过。
载能力就越强。共射放大电路 的输出电阻ro通常只有几千欧 至几十千欧,因此输出电阻不
够小。
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回顾与总结
huiguyuzongjie
共射放大电路 的输入电阻
共射放大电路 的输出电阻
共射电路的 放大能力
共射放大电路中,由于 RB比rbe大得多,ri近似 等于rbe,一般只有几百 欧至几千欧,所以共射 放大器的输入电阻的阻 值不高。
前面例题已经解出其静态工作点 画出其微变等效电路:
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放大电路含有交流反馈电阻Re的静态分析
1.静态分析
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直流通道
放大电路含有交流反馈电阻Re的动态分析
2.动态分析
从计算结果看,电路中加了交流反馈电阻Re后,电路的电 压放大倍数进一步降低了。
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放大电路的输入、输出电阻对其性能的影响
设置原则
设置静态工作点, 就是要保证放大电 路的稳定性,让正 常传输和放大的信 号全部通过放大电 路时,不允许产生 任何失真。
方法
采用分压式偏置的共 射放大电路,可以实 现正常传输时保证信 号不失真的原则,其 中的射极电阻RE和射 极滤波电容CE起到了 至关重要的作用。
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放大电路的动态分析
放大电路的动态分析
交流通道的画法
交流通道
令VCC=0 各电容交流 短路
RB1接在基极和 “地”之间
RC接在集电极 和“地”之间
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交流通道是非线性电路
c

b


效 思
e

为简化动态分析的难度,满足小信号条件时,可近似把
非线性元件晶体管用其线性模型——电流控制的受控电流
源等效代替,则非线性的交流通道等效为线性电路。
晶体管输出电流
iC
Q
iB 晶体管输入电流
uo
放大器输出电压
Q放点大的电下路移输造出成电放压大同过样程产中生信截号止的失一真部。分由进于入共截射止电 区 路,输发入生、截输止出失反真 相,集因电此极输电出流电出压现呈下上削波。
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关于静态工作点相关问题的归纳
必要性
如果不设置静态工 作点,输入的交流 信号就无法全部通 过放大电路,造成 传输过程中信号严 重的截止失真;所 以放大电路中必须 设置静态工作点。
动态分析中的几个问题
动态
动静分离。放大电路 的动态分析不需考虑 直流静态工作点,只 需考虑交流信号对放 大电路的影响。即: 仅在交流信号作用下 的状态称为动态。
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目的
动态分析就是 找出放大电路 的性能指标, 以确定放大电 路在工程中的 适用场合。
交流通道
静态分析是在直流通 道上进行,动态分析 必须在交流通道中进 行,交流通道中放大 电路的直流电源取零 值,所有电容按交流 短路处理。
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放大电路的组成原则
01
保证放大电
输入回路的设
路的核心元件
置应使输入信号
晶体管工作在
尽量不衰减地耦
02 03 放大状态,即
合到晶体管的输
保证放大电路
入极,形成变化
中三极管的发 射结正偏,集
的基极小电流iB, 进而产生晶体管
电结反偏。
的流控关系。
输出回路的 设置应保证 晶体管放大
04 后的电流能
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画直出流放通大道电的路 电的容直相流当通开道路
6.1.3 共集电极电压放大器——动态分析
C1+ ui
RB
+C2
RB
RE
uo
交流下VCC=0,相当于“地”电位 RB相当于接在基极与“地”之间 耦合电容C1、C2相当于短路
显然,集电极为输入、输出回路共 同的交流“地”端,因此称之为共 集电极放大电路。
第6章 小信号放大电路基础
小信号单级放大电路
Xiangxinhaodanjifangdadianlu


3种组态放大电路的性能比较
3zhongzutaifangdadianludexingnengbijiao
单极型管的单级放大电路
Danjixingguandedanjifangdadianlu
多级放大电路
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放大电路静态分析的估算法
IC
IB UBE
UCE
•由直流通道可求得基极电流IB:
IB=
VCC-UBE RB
•由晶体管放大原理可求得IC:
IC=βIB
•晶体管输出电压UCE:
UCE=VCC-ICRC
估体静管放算态的大法分输电:析入路放的电静大关流态电键I分路B是、析输输正时入出确,信电直画号流流出uIi下=C放0以的,大及C仅电1输和在路出C直的2电相流压直当电U流于源CE通开作的道路用分。。下析,过求程晶。
rbb′是基区沿交流方向的体电阻,其值越小越好。
电压放大倍数
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放大电路带负载时的动态分析
b ib
ic c
ui
RB1 RB2 rbe
e
uo RC
输入电阻
输出电阻
电压放大倍数
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带 负 载 后 放,大 倍 数 降 低 !
图 示 电 路 , 已 知 VCC=12V, RB1=20kΩ, RB2=10kΩ, RC=3kΩ, RE=2kΩ,RL=3kΩ,β=50。试求解交流性能指标ri、ro、Au。
固定偏置的共射放大电路静态工作点的图解法
• 利用晶体管的输入、输出特性曲线求解静态工作点的方法称为
•图解法。分析步骤一般为:
•a.按已选好的管子型号在手册中查找、或从晶体管图示仪上描绘
•出管子的输出特性如下图所示:
•b.画出直流负载线。此步骤是图解法求静态工作点的关键。
iC
•由直流通道可得:
VCC RC
VB
UBE
此静电态路分需析满应足首I1≈先I2画>>出IB直的流小通信道号。条件。
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分压式偏置共射放大电路的静态分析
图示电路,已知VCC=12V,RB1=20kΩ,RB2=10kΩ,RC=3kΩ, RE=2kΩ,RL=3kΩ,β=50。试估算静态工作点。
(1)用估算法计算静态工作点
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ui RB
ib βib rbe
RE
RL uo
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回顾与总结
huiguyuzongjie
共集电放大电 路的输入电阻
共集电放大电 路的输出电阻
共集电电路 的放大能力
共集电放大电路的 输入电阻ri非常高, 可减小信号源的负 担以及信号电流。
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微 变 等 效 电 路
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βib ib
b ib
βib c
RB1 RB2 rbe
RC
e
注意
Zhuyi
交流通道 转变为微 变等效电 路的过程 中,晶体 管各电极 的位置不 能搞错!
微变等效电路的估算法
b ib
ui
RB1 RB2 rbe
e
ic c
uo RC
输入电阻 输出电阻
• 温度T↑→Q点↑→iC↑→uCE↓→VC↓
如果Q点沿直流负载线上升至某一 程度至VC<VB时,则集电结就由反 偏为正偏,电路出现“饱和失真”。
QQ'
结论:固定偏置的共射放大
电路存在着不能解决温度影 响的严重不足之处!
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分压式偏置的共射放大电路
电路组成原理
分压电阻
RRBB1
C1+
RC + C2 c
Q
IBQ
UCE=VCC-ICRC
令 UCE=0,可得:IC=VCC/RC 令 IC=0 可得:UCE=VCC
VCC uCE
直流负载线上的Q点有多个, 只有IBQ对应的交点才是Q点。
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固定偏置的共射放大电路的不足之处
•当晶体管所处环境温度升高时,管子内部载流子运 动加剧,造成输出特性曲线的上移。
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6.1 小信号单级放大电路
能把微弱小信号增强的电路称为放大电路
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6.1.1 小信号单级放大电路的基本组态
共射组态放大电路 共集电组态放大电路 共基组态放大电路
无电论子何技种术组中态以的晶放体大管电为路核,心构元成件电,路利的用主晶要体目管 的的以都小是控相大同作的用:,让可输组入成的各微种弱形小式信的号放通大过电放路大。电 路后,输出时其信号幅度显著增强。
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6.1.3 共集电极电压放大器
电路的结构组成
为什么通常把共集 电极放大电路称作 射极输出器?
C1+ ui
+VCC RB
+ C2
RE uo RL
共集电极放大电路的结构特点:晶体管的集电极直接与直 流电源VCC相接,输出取自于发射极。
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6.1.3 共集电极电压放大器
1.静态分析
b 3DG6
+VCC
分压电阻
e
RB2
RE
+ CE
旁路滤 波电容
射极电阻
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分压式偏置的共 射放大电路由于 设置了负反馈环 节,因此当温度 升高造成IC增大 时,可自动减小 IB,从而抑制了 静态工作点由于 温度升高而发生 的Q点上移,保 证了静态工作点 的稳定性。
分压式偏置共射放大电路的静态分析
基极电位VB设置较高时对静态工作点的影响
晶体管输出电流
iC
Q
iB 晶体管输入电流
放大器输出电压
uo 放Q点大的电上路移输造出成电放压大同过样程产中生信饱号和的失一真部。分由进于入共饱射和电 路区输,入发、生输饱出和反失相真,因集此电输极出电电流压上呈削下波削。波。
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基极电位VB设置较低时对静态工作点的影响
输入电阻
•输出电阻
输入电阻ri的大小决定了放大电路从 信号源吸取电流的大小。为减轻信号
电压源的负担,总希望ri大些。另外 较大的输入电阻ri,也可降低信号源 内阻RS的影响,使放大电路的输入电 压衰减最小。
对负载而言,总希望放大电路
的输出电阻越小越好。因为放 大电路输出电阻ro越小,负载 电阻RL的变化对输出电压的影 响就越小,则放大电路的带负
•已知图示放大电路直流通道中VCC=10V,RB=250kΩ, RC=3kΩ,β=50,试求该放大电路的静态工作点Q。
+VCC IC
ห้องสมุดไป่ตู้RB IB
RC
c
b
UCE
UBE
e
IE
所以静态工作点Q:
IB=37.2μA IC=1.86mA
UCE=4.42V
注意:计算中一定要弄明白各量的单位,不允许写错!
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不设置静态工作点行吗?
iB
晶体管
输入电流
死区
晶体管
输入电压
t1
t20
t3 t4
0 t1 t2 t3 t4
t
晶体管的输入电压和输入电 uBE 流均出现严重的截止失真!
结论:为保证传输信号不失真地输入到放大器中得
t
到放大,必须在放大电路中设置静态工作点。
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固定偏置的共射放大电路静态工作点的估算
共射放大电路的输出 电阻ro通常只有几千 欧至几十千欧,因此 输出电阻适中,数值 不够小。
共射放大电路不仅有 较大的电压放大能力, 还有较大的电流放大 能力,因此,共射电 路的功率放大能力非 常强。
适用 场合
由于共射放大电路具有较高的电流放大能力和电压放大倍数,通 常多用于多级放大电路的中间级;在对输入、输出电阻和频率响 应没有特殊要求的场合,也可应用于低频电压放大的输入级和输 出级。
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6.1.2 共射组态的单级放大电路
放大电路的工作原理
基极载波
IB
iC 晶体管输出电流
信号电流
ib
iB
ui 晶体管输入电流
输入微弱小信号
uCE
晶体管输出电压 uo
输出大信号
显然,放大电路内部各电流、电压都是交直流共存。
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放大电路内部:
线性元件和非线性元件共存、交流量和直流量共存,这两个共存 使得放大电路的分析变得复杂化,为降低分析问题的复杂性,对 电路采取“动静分离”的分析方法。
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